專利名稱：內(nèi)燃機(jī)的氣缸蓋的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)的氣缸蓋，更具體來(lái)說(shuō)是涉及一種氣缸蓋結(jié)構(gòu)，其上具有使氣缸蓋固定到缸體上的緊固件通過(guò)的通孔，以避免由進(jìn)氣口周圍的熱膨脹而引起進(jìn)氣口變形，或者消除由于排氣口周圍的熱膨脹而引起的排氣口變形。其中的進(jìn)氣口由進(jìn)氣門控制開(kāi)和/或關(guān)，而排氣口由排氣門控制開(kāi)和/或關(guān)。
在內(nèi)燃機(jī)中，氣缸蓋上分別布置有由進(jìn)氣閥和排氣閥控制開(kāi)和/或關(guān)的進(jìn)氣口和排氣口，氣缸蓋部分由于暴露在燃燒氣體中而溫度升高，進(jìn)而使得進(jìn)氣口和排氣口周圍的溫度也升高。另一方面，沿著燃燒室周圍，在氣缸蓋上進(jìn)氣口和排氣口的徑向外側(cè)，設(shè)置了多個(gè)緊固螺栓通過(guò)的通孔，通過(guò)將插入到緊固螺栓通孔中的緊固螺栓擰緊，就可將氣缸蓋固定到缸體上。
因而，受到高溫加熱的進(jìn)氣口和排氣口周邊部分向外周方向的熱膨脹基本上是均勻的。但如圖7所示，緊固部分布置在進(jìn)氣口a和排氣口b徑向外側(cè)方向上，這些緊固部分通過(guò)插入到通孔c中的緊固螺栓而被擰緊。因此，當(dāng)從缸體和氣缸蓋的配合面底部來(lái)看時(shí)，緊固部分將約束了連接進(jìn)氣口a或排氣口b中心與通孔c中心的連線d方向上的熱膨脹，尤其是進(jìn)氣口a或排氣口b沿直線d方向、且和直線d重合的鄰近部分上的熱膨脹。由此，進(jìn)氣口a或排氣口b的周圍就不能均勻膨脹了，從而就會(huì)使得通常為圓形的進(jìn)氣口a或排氣口b變得不為圓形，并且當(dāng)發(fā)生這樣情況的同時(shí)，在進(jìn)氣口a或排氣口b周圍的區(qū)域f以及和直線e重合的鄰近部分就會(huì)形成熱應(yīng)力集中，其中直線e通過(guò)進(jìn)氣口a或排氣口b中心并且與直線d相交。因而，就會(huì)由熱應(yīng)力而在區(qū)域f中產(chǎn)生蠕變變形，這就會(huì)使得進(jìn)氣口a或排氣口b變得更加不為圓形。注意附圖標(biāo)記g表示的是對(duì)著燃燒室的火花塞通穿孔。
當(dāng)進(jìn)氣口或排氣口發(fā)生如上所述那樣的變形時(shí)，進(jìn)氣閥或排氣閥的密封性能就會(huì)惡化，這樣就會(huì)在壓縮沖程過(guò)程中讓未燃燒的燃-氣混合物從進(jìn)氣閥和進(jìn)氣口之間或者從排氣閥和排氣口之間泄漏出去。而當(dāng)未燃燒的燃-氣混合物從進(jìn)氣閥和進(jìn)氣口之間泄漏后，由于燃料會(huì)回流到進(jìn)氣口，因而會(huì)嚴(yán)重影響燃?xì)獗鹊目刂凭?，而?dāng)未燃燒的燃-氣混合物從排氣閥和排氣口之間泄漏后，廢氣中的HC含量就會(huì)升高，從而使得廢氣排放性能惡化。
因此，為了防止進(jìn)氣閥或排氣閥由于進(jìn)氣口或排氣口的熱膨脹變形或者進(jìn)氣口或者排氣口周圍部分的蠕變而造成密卦性能降低，通常要對(duì)內(nèi)燃機(jī)的最高燃燒溫度作一定的限制，或者是增加氣缸蓋上冷卻套的容積，以提高冷卻效能，由此來(lái)消除進(jìn)氣口或排氣口的變形，從而確保進(jìn)氣閥或者排氣閥的密卦性能。
然而，限制內(nèi)燃機(jī)的最高燃燒溫度會(huì)限制發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出，例如在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的情況中，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)的最高燃燒溫度受到限制時(shí)，與之匹配的汽車的工作性能就會(huì)受到限制。因此，由于限制內(nèi)燃機(jī)的最高燃燒溫度會(huì)導(dǎo)致與之匹配的設(shè)備的工作性能受到限制，因此希望對(duì)此加以改進(jìn)。另外，例如通過(guò)增加氣缸蓋上冷卻水套容積的方法來(lái)提高冷卻性能的措施，會(huì)加大冷卻機(jī)構(gòu)，導(dǎo)致氣缸蓋變大，從而限制了內(nèi)燃機(jī)的布局自由度。
基于這些情況提出了本發(fā)明，其目的在于用一種簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)來(lái)提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率輸出，并且不用加大氣缸蓋就可以確保進(jìn)氣閥或排氣閥的密封性能。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種適用于通過(guò)緊固件固定在缸體上的內(nèi)燃機(jī)氣缸蓋，該氣缸蓋包括燃燒室；分別用進(jìn)氣閥和排氣閥控制開(kāi)和/或關(guān)的進(jìn)氣口和排氣口；用于穿過(guò)緊固件的通孔；以及從底部看缸體和氣缸蓋的配合面時(shí)，布置在燃燒室和通孔之間的空腔部分，其與連接進(jìn)氣口或排氣口中心和通孔中心的連線重合。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，當(dāng)進(jìn)氣口或排氣口的周邊發(fā)生熱膨脹時(shí)，將氣缸蓋固定到缸體上的緊固部分對(duì)熱膨脹的約束作用被空腔部分所緩解，其中的空腔部分當(dāng)從缸體和氣缸蓋的配合面底部看時(shí)，位于進(jìn)氣口或排氣口周圍與直線重合的鄰近部位，因此可以使得進(jìn)氣口或排氣口沿直線方向發(fā)生熱膨脹。由此，氣缸蓋上緊固部分來(lái)對(duì)熱膨脹約束而造成的進(jìn)氣口或排氣口的變形就可以被避免了。另外，在進(jìn)氣口或排氣口周圍、與穿過(guò)進(jìn)氣口或排氣口中心且基本與所說(shuō)直線正交的一條直線重合區(qū)域、由熱膨脹約束所造成的熱應(yīng)力集中也被降低了，從而使進(jìn)氣口或排氣口在其周圍發(fā)生熱膨脹之后仍可保持基本為圓形的狀態(tài)。
結(jié)果是，即使進(jìn)氣口或排氣口周圍發(fā)生了熱膨脹，通過(guò)布置在氣缸蓋上的空腔部分這種簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，就可以確保進(jìn)氣閥或排氣閥具有優(yōu)良的密封特性了。這就避免了壓縮沖程過(guò)程中未燃燒的燃-氣混合物泄漏到進(jìn)氣口中，從而可以有效保持對(duì)燃?xì)獗鹊木_控制。另外，類似地，上述結(jié)構(gòu)也可以在壓縮沖程過(guò)程中防止未燃燒的燃-氣混合物泄漏到排氣口中，從而可以改進(jìn)廢氣排放性能。另外，由于空腔部分可允許發(fā)生熱膨脹，因而可以采用較高的燃燒溫度，從而可以保持較高的功率輸出。并且還不必出現(xiàn)氣缸蓋加大的問(wèn)題，因此對(duì)于內(nèi)燃機(jī)的布局不會(huì)產(chǎn)生任何限制。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，由于對(duì)缸體上緊固部分的熱膨脹約束作用的緩解效果在直線兩側(cè)大致相等，因此進(jìn)氣口或排氣口周圍的熱膨脹可以更均勻，這樣進(jìn)氣口或排氣口的形狀就可以更接近地保持圓形。結(jié)果是，除了本發(fā)明的第一方面所具有的優(yōu)點(diǎn)以外，而且還可以確保進(jìn)氣閥或排氣閥具有更好的密封性能，從而更好的保持對(duì)燃?xì)獗鹊木_控制以及進(jìn)一步改進(jìn)廢氣排放性能。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種內(nèi)燃機(jī)的氣缸蓋，其具有本發(fā)明第一和第二方面的特點(diǎn)，其中該空腔部分構(gòu)成了冷卻通道。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，氣缸蓋上緊固部分造成的熱膨脹約束可通過(guò)由空腔部分構(gòu)成的冷卻通道來(lái)緩解，同時(shí)，進(jìn)氣口或排氣口周圍可以由流過(guò)空腔部分的冷卻劑來(lái)冷卻，因而可以降低進(jìn)氣口或排氣口本身的熱膨脹。因此，由于可以進(jìn)一步消除進(jìn)氣口或排氣口的變形以及熱應(yīng)力集中，進(jìn)而可更接近地保持進(jìn)氣口或排氣口在其周圍于熱膨脹前基本為圓形的狀態(tài)。
結(jié)果，除了本發(fā)明的第一和第二方面所具有的優(yōu)點(diǎn)以外，通過(guò)由空腔部分構(gòu)成冷卻通道這種簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，還可以確保進(jìn)氣閥或排氣閥具有更好的密封性能，從而更好地保持對(duì)燃?xì)獗鹊木_控制以及進(jìn)一步改進(jìn)廢氣的排放。


圖1是從內(nèi)燃機(jī)氣缸蓋的配合面對(duì)本發(fā)明第一實(shí)施例所作的平面圖；圖2是沿圖1中的Ⅱ-Ⅱ線所作的截面圖；圖3是沿圖1中的Ⅲ-Ⅲ線所作的截面圖；圖4是沿圖1中的Ⅳ-Ⅳ線所作的截面圖；圖5和圖4相對(duì)應(yīng)，但表示的是本發(fā)明的第二實(shí)施例；圖6相應(yīng)于圖4，表示的是本發(fā)明的第三實(shí)施例；圖7是一個(gè)解釋性的視圖，表示了產(chǎn)生熱應(yīng)力的進(jìn)氣口、排氣口周邊部分。
下面參照?qǐng)D1至5對(duì)本發(fā)明所給出的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。
在第一實(shí)施例中，所述內(nèi)燃機(jī)是一種可裝備到汽車上的V型6缸火花點(diǎn)火式SOHC水冷內(nèi)燃機(jī)。該內(nèi)燃機(jī)包括一個(gè)鋁合金缸體以及一對(duì)缸蓋，其中的缸體包括一對(duì)V形布置的缸側(cè)體(bank)，一對(duì)缸蓋分別固定在缸體各個(gè)側(cè)體上。圖1顯示的是側(cè)體之一的氣缸蓋1的配合面2，其與缸體(圖中未示出)相配合。注意在下述說(shuō)明中，僅僅只對(duì)一對(duì)側(cè)體中某個(gè)上的缸體和氣缸蓋進(jìn)行說(shuō)明，另一個(gè)側(cè)體上的缸體和氣缸蓋的結(jié)構(gòu)是基本相同的。
缸體的每個(gè)側(cè)體都具有沿曲軸的軸線方向布置的三個(gè)氣缸部分，其中的曲軸可轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐在缸體上，并且氣缸蓋1具有三個(gè)單斜坡型的燃燒室，其凹進(jìn)到氣缸蓋1中，并且布置在曲軸方向上(下面將稱作“布置方向”)，從而分別與氣缸部分中的氣缸孔相對(duì)，活塞在氣缸孔中往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
把圖2和圖3結(jié)合起來(lái)看，在每個(gè)燃燒室中制出了基本為圓形的進(jìn)氣口4a、5a和基本為圓形的排氣口6a、7a，進(jìn)氣口4a、5a是氣缸蓋1上的一對(duì)進(jìn)氣道4、5在燃燒室3一側(cè)的開(kāi)口端，且通過(guò)一對(duì)進(jìn)氣閥8來(lái)控制開(kāi)和/或關(guān)，排氣口6a、7a氣缸蓋1上的一對(duì)排氣通道6、7在燃燒室3一側(cè)的開(kāi)口端，通過(guò)一對(duì)排氣閥9控制開(kāi)和/或關(guān)。
進(jìn)氣閥8相對(duì)氣缸筒的中心線A向進(jìn)氣通道4、5一側(cè)傾斜，而排氣閥9相對(duì)同一條中心線A向排氣通道6、7一側(cè)傾斜，它們通過(guò)一個(gè)氣門件系控制開(kāi)和/或關(guān)，氣門機(jī)件包括一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐在氣缸蓋1上的支撐孔12中的凸輪軸(未示出)和一個(gè)由凸輪軸上的凸輪進(jìn)行搖擺的搖臂，進(jìn)氣閥8和排氣閥9分別可滑動(dòng)地安裝在氣缸蓋1中的壓配導(dǎo)管10、11中。此氣門機(jī)件位于氣門室中，氣門室是通過(guò)緊固在氣缸蓋1上的缸頭蓋封成的。另外，閥座13、14分別壓配在進(jìn)氣口4a、5a和排氣口6a、7a中，用于使進(jìn)氣閥8和排氣閥9落座在其上。
在每個(gè)燃燒室3的燃燒室壁面上，進(jìn)氣口4a、5a沿布置方向設(shè)置，并靠近由兩個(gè)側(cè)體構(gòu)成的V形的中心，排氣口6a、7a沿布置方向布置，且靠近V形的側(cè)邊部分。并且，在燃燒室壁面上由進(jìn)氣閥8和排氣閥9所圍繞的中央位置上，布置有一個(gè)火花塞安裝孔15的開(kāi)口15a。此安裝孔15基本上位于兩個(gè)排氣閥9的中間，并且其中線相對(duì)于氣缸筒(參見(jiàn)圖3)的中線A向排氣通道6、7傾斜。
設(shè)置在氣缸蓋1上、從而圍繞各個(gè)燃燒室3的是一個(gè)缸頭側(cè)的冷卻套19，其與缸體上布置的缸體側(cè)的冷卻套相連通，冷卻劑在冷卻泵的壓力作用下通過(guò)多個(gè)連接通道16…、17、18、17’、18’輸送到冷卻套中，這樣冷卻劑就可從缸體側(cè)的冷卻套流入到缸頭側(cè)的冷卻套中。
這些組成冷卻道系的連接通道16…、17、18、17’、18’由相對(duì)燃燒室3的中線A徑向向外的一些通孔構(gòu)成，這些通孔且以一定的間隔環(huán)燃燒室3的周向布置，而各個(gè)連接通道16…、17、18、17’、18’的一個(gè)端部形成了氣缸蓋1配合面2上的開(kāi)口16a…、17a、18a、17’a、18’a，而另一端的開(kāi)口則開(kāi)向缸頭一側(cè)的冷卻套19。另外，各個(gè)連接通道16…、17、18、17’、18’都沿中線A延伸，且在平行于配合面2的大多數(shù)平面上，各個(gè)連接通道16…、17、18、17’、18’的橫截面及形狀都大體上與開(kāi)口16a…、17a、18a、17’a、18’a的相同。因而，各個(gè)連接通道16…、17、18、17’、18’的開(kāi)口16a…、17a、18a、17’a、18’a面對(duì)缸體與氣缸蓋1之間墊圈中的冷卻通道，從而使得冷卻劑可以從缸體側(cè)的冷卻套流入到缸頭側(cè)的冷卻套19中。另外，這些開(kāi)口16a…、17a、18a、17’a、18’a設(shè)置在配合面2上圍繞中線A、徑向方向上具有一定寬度的環(huán)帶部分20(圖中以雙點(diǎn)劃線表示)的范圍內(nèi)。
缸頭側(cè)的冷卻套19包括一個(gè)在圓周方向上圍繞著燃燒室3的環(huán)形冷卻通道19a、其連接通道16…、17、18、17’、18’的開(kāi)口朝向該通道，冷卻套19還包括一個(gè)在布置方向上延伸于進(jìn)氣通道4、5和排氣通道6、7之間的冷卻通道19b，冷卻通道19a、19b相互貫通。
另一方面，在環(huán)帶部分20的徑向外側(cè)，布置了用來(lái)將氣缸蓋固定在缸體上的緊固螺栓(未示出)的通孔21到28，且布置在燃燒室3一側(cè)，在布置方向上，進(jìn)氣通道4、5一側(cè)設(shè)置有4個(gè)通孔，而在排氣通道6、7一側(cè)布置有另外4個(gè)。
在這些通孔21到28之中，當(dāng)從配合面2底部看時(shí)，對(duì)于每個(gè)燃燒室3而言，在排氣通道6、7一側(cè)的通孔25到28的中心C5到C8大體上分別位于連接氣缸筒中心C1和排氣口6a、7a中心C2，C3的直線L1、L2上。另外，在這些通孔21到28之中，相鄰燃燒室3之間的通孔26、27的中心C6、C7分別位于直線L1、L2的交點(diǎn)，其中的直線L1、L2分別穿過(guò)排氣口6a、7a的中心C2、C3以及相鄰燃燒室3排氣口7a、6a的中心，其中的一個(gè)排氣口是靠近另一個(gè)燃燒室的相鄰燃燒室3上的一個(gè)排氣口，而另一個(gè)排氣口是靠近相鄰燃燒室3的另一個(gè)燃燒室上的一個(gè)排氣口。
另外，配合面2上進(jìn)氣通道4、5一側(cè)的通孔21到24設(shè)置在相對(duì)于一條直線大體保持線性對(duì)稱的一些位置點(diǎn)上，其中的直線為配合面2所在平面與直線A所在平面相交而成的直線。此處，當(dāng)從配合面2底部看時(shí)，我們假定，對(duì)于每個(gè)燃燒室3，將通孔21、22中心C11、C12；通孔22、23中心C12、C13；通孔22、23中心C12、C13；以及通孔23、24中心C13、C14與每個(gè)燃燒室3的進(jìn)氣口4a、5a中心C9、C10連接起來(lái)的直線分別為L(zhǎng)3、L4。這樣，相鄰燃燒室3之間的通孔22、23中心C12、C13分別位于兩組直線L3、L4的交點(diǎn)上，直線L3、L4分別通過(guò)進(jìn)氣口4a、5a的中心C9、C10以及相鄰燃燒室3的進(jìn)氣口5a、4a的中心，其中的一個(gè)進(jìn)氣口是靠近另一個(gè)燃燒室的一個(gè)相鄰燃燒室3的進(jìn)氣口，而另一個(gè)進(jìn)氣口是靠近相鄰燃燒室3的另一個(gè)燃燒室3的一個(gè)進(jìn)氣口。
另外，在進(jìn)氣通道4、5一側(cè)的通孔21到24中，位于氣缸蓋1配合面2布置方向端部上的兩個(gè)通孔21、24同時(shí)還是用來(lái)輸送潤(rùn)滑油、以對(duì)氣門機(jī)件進(jìn)行潤(rùn)滑的通道。并且，在排氣通道6、7一側(cè)的通孔25到28之中，位于氣缸蓋1的配合面2端部的兩個(gè)通孔25、28同時(shí)還是與緊固螺栓外周同軸安裝的氣缸定位銷的通孔。注意，附圖標(biāo)記29表示的是兩個(gè)通氣道，附圖標(biāo)記30表示的是四個(gè)潤(rùn)滑油回流通道。
對(duì)于每個(gè)如圖1和4所示的燃燒室3，排氣通道6、7一側(cè)的兩個(gè)連接通道17、18和進(jìn)氣通道4、5一側(cè)的兩個(gè)連接通道17’、18’構(gòu)成了氣缸蓋1中的空腔部分，并且，當(dāng)從配合面2底部看時(shí)，這些空腔部分位于燃燒室3和排氣口一側(cè)的通孔25到28之間，以及位于燃燒室3和進(jìn)氣通道4、5一側(cè)之間、分別重合著四條直線L1、L2、L3、L4的位置點(diǎn)上。直線L1、L2、L3、L4分別通過(guò)M1、M2、M3、M4點(diǎn)，這些點(diǎn)分別是連接通道17、18、17’、18’在寬度方向上的中心位置，其中的寬度方向與直線L1、L2、L3、L4垂直(下面將稱為“正交方向”)。
在此第一實(shí)施例中，連接通道17、18、17’、18’在正交方向上包括開(kāi)口17a、18a、17’a、18’a的橫截面寬度分別要比排氣口6a、7a和進(jìn)氣口4a、5a的內(nèi)徑稍小，并且其寬度是考慮了排氣口6a、7a和進(jìn)氣口4a、5a所允許的熱膨脹而定的，稍候?qū)?duì)此進(jìn)行解釋，從而消除排氣口6a、7a和進(jìn)氣口4a、5a由熱膨脹而造成的變形。類似地，連接通道17、18、17’、18’在各條直線L1、L2、L3、L4方向上的橫截面寬度也根據(jù)同樣的結(jié)構(gòu)上的考慮而適當(dāng)?shù)卮_定出。鑒于此，可能會(huì)出現(xiàn)連接通道17、18、17’、18’的開(kāi)口17a、18a、17’a、18’a的面積和形狀與連接通道上除開(kāi)口17a、18a、17’a、18’a外其他部分不同的情況。
按照上述描述制造的本發(fā)明第一實(shí)施例的工作原理和優(yōu)點(diǎn)將在下面加以描述。
氣缸蓋1的排氣口6a、7a和進(jìn)氣口4a、5a周圍由于受燃燒室3中油氣混合物燃燒的加熱，而升到很高的溫度，進(jìn)而熱膨脹變大。當(dāng)發(fā)生此情況時(shí)，由于在重合直線L1、L2、L3、L4的位置點(diǎn)處由連接通道17、18、17’、18’形成了空腔部分，由氣缸蓋1緊固部分產(chǎn)生的熱膨脹約束就被排氣口6a、7a和進(jìn)氣口4a、5a周圍的連接通道17、18、17’、18’緩解了，尤其是在重合著直線L1、L2、L3、L4的鄰近部分，由此使沿直線L1、L2、L3、L4方向的熱膨脹變成了可能的，其中的直線L1、L2、L3、L4將排氣口6a、7a和進(jìn)氣口4a、5a的中心與通孔25到28以及通孔21到24的中心連接起來(lái)，而在緊固部分中是通過(guò)緊固螺栓將氣缸蓋1固定到缸體上的。
這不但避免了由于氣缸蓋1緊固部分對(duì)熱膨脹的抑制而造成的排氣口6a、7a和進(jìn)氣口4a、5a的變形，而且降低了排氣口6a、7a和進(jìn)氣口4a、5a周圍某個(gè)區(qū)域由熱膨脹造成的熱應(yīng)力集中，該區(qū)域重合著通過(guò)排氣口6a、7a和進(jìn)氣口4a、5a的中心C2、C3、C9、C10，并與直線L1,L2,L3,L4基本上呈直角相交，從而保持了排氣口6a、7a和進(jìn)氣口4a、5a的形狀，它們?cè)诎l(fā)生熱膨脹之前基本上為圓形。
結(jié)果是，通過(guò)采用在氣缸蓋1上用連接通道17、18、17’、18’作為空腔部分的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)，可以使排氣閥9以及進(jìn)氣閥8具有良好的氣密卦性能，甚至在包括排氣口6a、7a和進(jìn)氣口4a、5a周邊部分的燃燒室壁面受到熱膨脹的情況下。這樣就防止了在壓縮沖程中未燃燒的油-氣混合物泄漏到進(jìn)氣口以及排氣口中，從而可以保證對(duì)燃?xì)獗鹊木_控制以及提高廢氣排放性能。并且，由于連接通道17、18、17’、18’可以在一定的程度內(nèi)膨脹，燃燒的最高燃燒溫度可以有一定的升高，從而可以實(shí)現(xiàn)較高的功率輸出。另外，由于氣缸蓋1不必加大，因而對(duì)于內(nèi)燃機(jī)的結(jié)構(gòu)布局就不會(huì)產(chǎn)生任何限制了。并且，由于不會(huì)因氣缸蓋1的加大而增加內(nèi)燃機(jī)的重量，所以不會(huì)惡化燃油效率。
而且，由于當(dāng)像前述的那樣從配合面2底部看的時(shí)候，開(kāi)口17a、18a、17’a、18’a在正交方向上的寬度中心點(diǎn)M1、M2、M3、M4占據(jù)著重合直線L1、L2、L3、L4的位置，氣缸蓋1緊固部分對(duì)熱膨脹的抑制在直線L1、L2、L3、L4兩側(cè)的緩解程度基本上相等，這樣排氣口6a、7a和進(jìn)氣口4a、5a周圍的燃燒室壁面的熱膨脹就會(huì)更加均勻，從而能保持排氣口6a、7a和進(jìn)氣口4a、5a的形狀基本為圓形。結(jié)果是，可以確保進(jìn)氣閥8或排氣閥9具有更好的密封性能，從而更好的保證對(duì)燃?xì)獗鹊木_控制以及進(jìn)一步改進(jìn)廢氣排放性能。
另外，由于連接通道17、18、17’、18’同時(shí)也是冷卻通道，這樣緊固部分的熱膨脹約束不但可以通過(guò)連接通道17、18、17’、18’來(lái)消除，而且還可以通過(guò)整個(gè)燃燒室3壁面來(lái)消除，特別是通過(guò)流過(guò)連接通道17、18、17’、18’的冷卻劑可以對(duì)排氣口6a、7a和進(jìn)氣口4a、5a周圍進(jìn)行冷卻，從而整個(gè)燃燒室3壁面，尤其是排氣口6a、7a和進(jìn)氣口4a、5a周圍的熱膨脹就被降低了，進(jìn)而進(jìn)一步避免了排氣口6a、7a和進(jìn)氣口4a、5a的變形，同時(shí)也遏制了由于對(duì)熱膨脹的抑制而在這些開(kāi)口鄰近部分產(chǎn)生的熱應(yīng)力集中，這樣就使排氣口6a、7a和進(jìn)氣口4a、5a能保特它們?cè)跓崤蛎洶l(fā)生之前基本上為圓形的形狀成為了可能。
另外，雖然氣缸蓋1上火花塞安裝孔15周圍的燃燒起始區(qū)也與排氣口6a、7a和進(jìn)氣口4a、5a周圍一樣被加熱到很高的溫度，但是當(dāng)從配合面2底部看時(shí)，由于火花塞安裝孔15的中心C4位于直線L1、L2、L3、L4附近，在直線L1、L2、L3、L4方向上熱膨脹對(duì)火花塞安裝孔15周邊的影響可通過(guò)連接通道17、18、17’、18’而消除，這樣一來(lái)，排氣口6a、7a和進(jìn)氣口4a、5a由安裝孔15周圍熱膨脹而引起的變形就可以被抑制了。
下面將對(duì)一個(gè)對(duì)第一實(shí)施例部分改進(jìn)的實(shí)施例中的改進(jìn)部分進(jìn)行描述。
在第一實(shí)施例中，當(dāng)像前述那樣從配合面2底部看時(shí)，在與連接排氣口6a、7a中心C2、C3與通孔25到28中心C5到C8的直線L1、L2，以及連接進(jìn)氣口4a、5a中心C9、C10與通孔21到24中心C11到C14的直線L3、L4相重合的位置處布置的、用于吸收整個(gè)燃燒室壁面一尤其是排氣口6a、7a和進(jìn)氣口4a、5a周邊部位熱膨脹的空腔部分是連接通道17、18、17’、18’，這些通道是由冷卻液流道的通孔構(gòu)成的。在第二實(shí)施例中，如圖5所示，空腔部分被設(shè)置成在燃燒室3和通孔25到28之間以及在燃燒室3和通孔21到24之間的、且在配合面2上具有開(kāi)口40a的下底凹進(jìn)部分40。在這種情況下，在正交方向上凹進(jìn)部分40也被布置在與直線L1、L2、L3、L4重合的位置上。因而，和連接通道17、18、17’、18’的設(shè)計(jì)一樣，根據(jù)燃燒室整個(gè)壁面一尤其是排氣口6a、7a和進(jìn)氣口4a、5a周圍所允許的熱膨脹的情況出發(fā)，凹進(jìn)部分40的橫截面在直線L1、L2、L3、L4方向上以及在正交方向上的寬度、在平行于開(kāi)口40a所在的配合面2的平面上的深度、面積以及形狀都可以適當(dāng)?shù)卮_定出來(lái)，這樣就能消除整個(gè)燃燒室壁面的變形，尤其是排氣口6a、7a和進(jìn)氣口4a、5a周圍由熱膨脹造成的變形。
在第一實(shí)施例中是用作為冷卻通道的連接通道17、18、17’、18’來(lái)產(chǎn)生效果和優(yōu)點(diǎn)以外，除了這一點(diǎn)不同之外，第二實(shí)施例可以提供與第一實(shí)施例相同的效果性能和優(yōu)點(diǎn)。
另外，雖然在第二實(shí)施例中，凹進(jìn)部分40在直線L1、L2、L3、L4方向上位于環(huán)帶部分20區(qū)域內(nèi)，但是它們也可以位于通孔21到28與燃燒室3之間的任何位置處。例如，凹進(jìn)部分40可以被布置在圖5所示的雙點(diǎn)劃線指示的P1和P2位置處。此外，凹進(jìn)部分40還可以采用多個(gè)凹進(jìn)部分40沿著直線L1、L2、L3、L4以一定間隔排列的形式，這樣就可以通過(guò)多個(gè)凹進(jìn)部分40來(lái)增大所允許的熱膨脹。另外，在由凹進(jìn)部分構(gòu)成的空腔部分的其它實(shí)施例中，凹進(jìn)部分的開(kāi)口可以位于任何位置，而不一定位于配合面2上。
當(dāng)像前述那樣從配合面2底部看時(shí)，雖然在第一實(shí)施例中，與直線L1、L2、L3、L4重合的連接通道17、18、17’、18’位于環(huán)帶部分20內(nèi)，但連接通道17、18、17’、18’也可以在直線L1、L2、L3、L4方向上位于燃燒室3和通孔21到28之間的任何位置處。而且，構(gòu)成冷卻通道一部分的凹進(jìn)部分可以作為冷卻通道17、18、17’、18’，而不是作為由通孔構(gòu)成的連接通道，并且可以由凹進(jìn)部分來(lái)構(gòu)成允許熱膨脹的空腔部分。另外，凹進(jìn)部分的開(kāi)口可以形成在配合面2上，或者對(duì)著冷卻通道開(kāi)口的除配合面2之外的任何位置處。后一種實(shí)例作為第三實(shí)施例，將參照附圖6進(jìn)行說(shuō)明。
在圖6所示的第三實(shí)施例中，凹進(jìn)部分41布置在第一實(shí)施例中連接通道17、18、17’、18’的同一位置處，且具有朝向圍繞燃燒室3的環(huán)形冷卻通道19a的開(kāi)口41a。在該第三實(shí)施例中，凹進(jìn)部分41底部41b與配合面2之間的厚度t要小于冷卻通道19a與配合面2除形成凹進(jìn)部分41部分之外的部位之間的厚度t0，這樣凹進(jìn)部分41底面就成為了薄薄的冷卻通道19a的底面了。鑒于此，冷卻通道19a在直線L1、L2、L3、L4方向上的剛度由于設(shè)置了較薄的凹進(jìn)部分41而小于凹進(jìn)部分41其它部分的剛度，因此，與第一實(shí)施例一樣，本實(shí)施例也可以獲得消除氣缸蓋1緊固部分熱膨脹約束的效果，并且同樣提供了與第一實(shí)施例一樣的效果性能和優(yōu)點(diǎn)。
雖然像前述實(shí)施例中那樣，從配合面2底部看時(shí)，連接通道17、18、17’、18’或者凹進(jìn)部分在正交方向上的寬度中心占據(jù)著與直線L1、L2、L3、L4重合的位置，只要在連接通道17、18、17’、18’或者凹進(jìn)部分位于和直線L1、L2、L3、L4重合位置的前提下，連接通道17、18、17’、18’或者凹進(jìn)部分在正交方向上的寬度中心并不一定位于和直線L1、L2、L3、L4重合的位置，具體的布置位置可在考慮了整個(gè)燃燒室壁面的熱膨脹約束、特別是排氣口6a、7a和進(jìn)氣口4a、5a周圍由于整個(gè)燃燒室壁面的熱膨脹而造成膨脹約束的情況下，適當(dāng)?shù)卮_定出，特別是通過(guò)設(shè)置連接通道17、18、17’、18’或凹進(jìn)部分來(lái)改善排氣口6a、7a和進(jìn)氣口4a、5a周圍的部位。另外，具有開(kāi)口17a、18a、17’a、18’a的連接通道17、18、17’、18’的橫截面形狀和面積、或者具有開(kāi)口的凹進(jìn)部分的橫截面面積和形狀都可以隨意設(shè)定。
另外，空腔部分可以由與外界大氣相通的空隙構(gòu)成，或者由由通過(guò)塞子與外界空氣緊密隔絕的空隙構(gòu)成。在這兩種情況中，在空隙中都可以充入流體或冷卻劑以外的其他物質(zhì)，這樣就可以通過(guò)允許排氣口6a、7a和進(jìn)氣口4a、5a周圍以及整個(gè)燃燒室壁面能發(fā)生熱膨脹來(lái)消除排氣口6a、7a和進(jìn)氣口4a、5a的變形。
在任何一種情況下，假定像上述的那樣從配合面2底部看時(shí)，只要空腔部分位于和直線L1、L2、L3、L4重合位置處的情況下，布置在燃燒室3和通孔21到28之間的空腔部分可以采用任何形式，且通過(guò)設(shè)置空腔部分來(lái)形成了低剛度部分，從而就通過(guò)允許整個(gè)燃燒室壁面發(fā)生熱膨脹，特別是允許排氣口6a、7a和進(jìn)氣口4a、5a周圍部分熱膨脹來(lái)緩解氣缸蓋1緊固部分的熱膨脹約束。
雖然對(duì)于每個(gè)實(shí)施例而言，每個(gè)燃燒室3中都設(shè)置有兩個(gè)進(jìn)氣閥8和兩個(gè)排氣閥9，但是進(jìn)氣閥和排氣閥的個(gè)數(shù)并不局限于上述數(shù)目。
盡管在本文中只是具體描述了本發(fā)明某些實(shí)施例，但是很明顯，本發(fā)明可以在不脫離其核心思想的前提下做出很多的改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機(jī)的氣缸蓋，該氣缸蓋采用緊固件固定在缸體上，所述氣缸蓋包括至少一個(gè)燃燒室；至少一個(gè)進(jìn)氣口和至少一個(gè)排氣口，其分別由對(duì)應(yīng)的進(jìn)氣閥和排氣閥控制開(kāi)關(guān)；使所述緊固件通過(guò)的通孔；以及至少一個(gè)布置在所述燃燒室和所述通孔之間的空腔部分，當(dāng)從底部看所述氣缸蓋與所述缸體的配合面時(shí)，該空腔部分位于與由所述進(jìn)氣口或所述排氣口中心和所述通孔中心連接而成的重合直線的位置處。
2.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)的氣缸蓋，其特征在于，所述空腔部分在垂直于所述直線方向上的橫向中心部分在本質(zhì)上位于和所述直線重合的位置處。
3.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)的氣缸蓋，其特征在于，所述空腔部分構(gòu)成了冷卻液通道。
4.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)的氣缸蓋，其特征在于，所述空腔部分被布置在配合面上的環(huán)繞所述燃燒室的一環(huán)帶區(qū)域內(nèi)，并且該空腔部分在所述燃燒室的徑向具有一預(yù)定寬度。
5.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)的氣缸蓋，其特征在于，所述空腔部分向所述氣缸蓋的配合面有開(kāi)口。
全文摘要
在一個(gè)內(nèi)燃機(jī)的氣缸蓋1中,用于冷卻液的連接通道17、18、17’、18’設(shè)置在燃燒室3和通孔21到28之間,當(dāng)從氣缸蓋1和缸體的配合面2底部看時(shí),該設(shè)置位置與連接排氣口6a、7a中心C2、C3與通孔25到28中心C5、C8的直線L1、L2和連接進(jìn)氣口4a,5a中心C9、C10與通孔21到24中心C11、C14的直線L3、L4相重合。當(dāng)排氣口6a、7a和進(jìn)氣口4a、5a周圍熱膨脹時(shí),通過(guò)連接通道17、18、17’、18’就可以緩解緊固部分的螺栓位置所造成的熱膨脹約束。
文檔編號(hào)F02F1/00GK1308184SQ0111163
公開(kāi)日2001年8月15日 申請(qǐng)日期2001年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月10日
發(fā)明者小松田卓, 青木薰, 高橋伸一, 高木卓也, 中村弘, 山崎勉 申請(qǐng)人:本田技研工業(yè)株式會(huì)社